无人机植保技术课件-第2章-植保无人机构造及原理

1、第二章植保无人机构造及原理第二章植保无人机构造及原理CONTENTS植保无人机飞行平台构造01植保无人机喷洒系统02章节内容CONTENTS植保无人机飞行平台构造01植保无人机喷洒系统 本章主要介绍了植保无人机的构造与原理，同时讲授了植保无人所特有元件及功能。章节重点本章导读学习目标 了解植保无人机的基本结构；掌握植保无人机特有部件的功能与作用。 第二章 植保无人机构造及原理 本章主要介绍了植保无人机的构造与原理，同时讲授了植农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对突发灾害能力强等优点，如图1-1为植保无人机作业现场，它克服了农业机械或人工无法进地作业的难题，其发展前景受到

2、农业植保领域的高度重视。 植保无人机控制系统包括无人机植保综合管理模块、高度控制子模块、航路导航控制子模块，喷洒控制子模块；其特点是：精准、高效、智能。2.1 植保无人机飞行平台构造 植保无人机飞控和一般无人机飞控不同，其行业应用特性决定了它应具有以下功能：1. 自主飞行 支持全程自主飞行,可根据预先测绘的航线与设置的飞行参数,实现一键起飞,按照预定航线自动飞行以及自动降落,无需摇杆操作。2. 精准喷洒 针对不同作物和作业环境,设定飞行速度和喷洒流量,确保精准喷洒,亩用量恒定,并支持避障停喷、断点续喷。3. 智能规划 支持不规则地块的快速测绘, 自动完成航线规划,并根据作业需求, 预设飞行和喷

3、洒参数。 第二章 植保无人机构造及原理农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对突发灾害能力强等优点，如图1-1为植保无人机作业现场，它克服了农业机械或人工无法进地作业的难题，其发展前景受到农业植保领域的高度重视。2.1 植保无人机飞行平台构造4. 安全稳定 采用工业级元器件、传感器,耐极端环境。支持热插拔、宽电压输入，内置UPS断电记忆。多项备份冗余设计，确保系统安全、稳定飞。5. RTK高精度定位 RTK定位技术为农田测绘、无人机飞行提供厘米级的高精度定位,同时具有强大的抗磁干扰能力,保障无人机在高压线、矿区等强

4、磁干扰环境下也能稳定飞行。6. 航线避障 提供基于GNSS RTK精确定位的航线避障功能,可在测绘阶段标识出障碍物，并自动生成避障航线，保证飞行安。7. 双链路传输 无人机、A2智能手持终端与云端信息相互连通,在为大片农田进行超视距作业时,A2能与云端通讯,实时查看飞行器的飞行和喷洒参数,实现远程监。8. 农田扫边 针对形状复杂的农田边界,提供基于GNSS RTK精准定位的自动扫边功能,保证作业效果,无需人工补扫。 第二章 植保无人机构造及原理农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对突发灾害能力强等优点，如图1-1

5、为植保无人机作业现场，它克服了农业机械或人工无法进地作业的难题，其发展前景受到农业植保领域的高度重视。 植保无人机飞控相对于消费级无人机飞控来说，各项技术要求要高的多，必具备稳定性强，环境适应性良好；按航路行径中保持相对作物高度不变；抗磁干扰性能高；对障碍物进行自动规避；飞控能根据地面站规划好的航线进行自主巡航；地面站可以实现一对多，即一站多机，以最少的人手做到更高的效率； 第二章 植保无人机构造及原理2.1 植保无人机飞行平台构造农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对植保无人机市场保有量 第二章 植保无人机构造及原理2.1 植保无人机飞行平台构造 电动无人机动力系统主要

6、由桨叶、电子调速器（电调）和电机、电池组成，飞控将控制信号发送给电调，电调输出是三相脉动直流驱动电机转动，电机再带动桨叶进行旋转，桨叶产生反作用力来带动机体飞行。 无人机使用电动机作为动力具有其它动力装置无法比拟的优势，如结构简单、重量轻、使用方便、转换效率高、噪音低、红外特征小、维护简单等优点，同时又能提供与燃油机不想上下的比功率。植保无人机市场保有量 第二章 植保无人机构造及原理2.1 农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对突发灾害能力强等优点，如图1-1为植保无人机作业现场，它克服了农业机械或人工无法进地作业的难题，其发展前景受到农业植保领域的高度重视。 无人机使用

7、的动力电机主要分为两类：有刷电动机与无刷电动机；由于有刷电动机的效率低下、易磨损、易产生干扰，在无人机上已经很少使用，目前主要以无刷电机为主。 第二章 植保无人机构造及原理2.1 植保无人机飞行平台构造农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对突发灾害能力强等优点，如图1-1为植保无人机作业现场，它克服了农业机械或人工无法进地作业的难题，其发展前景受到农业植保领域的高度重视。 第二章 植保无人机构造及原理2.1 植保无人机飞行平台构造 无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。无刷直流电动机是

8、采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。无刷电机优点：（1）无电刷、低干扰（2）噪音低，运转顺畅（3）寿命长，维护成本低。农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对突发灾害能力强等优点，如图1-1为植保无人机作业现场，它克服了农业机械或人工无法进地作业的难题，其发展前景受到农业植保领域的高度重视。 第二章 植保无人机构造及原理2.1 植保无人机飞行平台构造 植保无人机因工作环境恶劣，机身长期处于酸碱、强腐蚀等有害药雾

9、中，为了保障植保无人机能稳定、长时间工作，需要将无人机绝大部分元件密封处理，避免元件受损；植保机的电机、电调、电池更是专门设计，防止药雾进入同时还要保证工作时产生的热量能正常发散出去；植保无人机必须具有一定到防尘、防水性能才可以达到实用效果。农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对突发灾害能力强等优点，如图1-1为植保无人机作业现场，它克服了农业机械或人工无法进地作业的难题，其发展前景受到农业植保领域的高度重视。 第二章 植保无人机构造及原理IP防护等级级别编号IP编号定义（两位数）级别编号保护级别保护级别0无防护

10、对外界的人或物无特殊的防护对水或湿气无特殊的防护无防护01防止直径大于50mm的固体外物侵入防止人体因意外而接触到电器内部的零件，防止较大尺寸（直径大于50mm）的外物侵入垂直落下的水滴（如凝结水）不会对电器造成损坏防止水滴浸入12防止直径大于12.5mm的固体外物侵入防止人的手指接触到电器内部的零件，防止中等尺寸（直径大于12.5mm）的外物侵入当电器由垂直倾斜至15度时，滴水不会对电器造成损坏倾斜15度时，仍可防止水滴浸入23防止直径大于2.5mm的固体外物侵入防止直径或厚度大于2.5mm的工具、电线及类似的小型外物侵入而接触到电器内部的零件防雨或防止与垂直的夹角小于60度的方向所喷洒的水

11、侵入电器而造成损坏防止喷洒的水浸入34防止直径大于1.0mm的固体外物侵入防止直径或厚度大于1.0mm的工具、电线及类似的小型外物侵入而接触到电器内部的零件防止各个方向飞溅而来的水侵入电器而造成损坏防止飞溅的水浸入45防止外物及灰尘完全防止外物侵入，虽不能完全防止灰尘侵入，但灰尘的侵入量不会影响电器的正常运作防持续至少3分钟的低压喷水防止喷射的水浸入56防止外物及灰尘完全防止外物及灰尘侵入防持续至少3分钟的大量喷水防止大浪浸入6在深达1米的水中防30分钟的浸泡影响防止浸水时水的浸入7在深度超过1米的水中防持续浸泡影响。准确的条件由制造商针对各设备指定。防止沉没时水的浸入8农用无人机航空施药，具

12、有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对突发灾害能力强等优点，如图1-1为植保无人机作业现场，它克服了农业机械或人工无法进地作业的难题，其发展前景受到农业植保领域的高度重视。 第二章 植保无人机构造及原理2.1 植保无人机飞行平台构造 无人机电力电源主要为无人机提供电能，目前主要以锂聚合物电池为主，它是锂离子电池的改良型，没有电池液，改用聚合物电解质，比离子电池稳定，其特点是能量密度大、重量轻、耐电流数值较高等。锂电池的标准电压3.7v，充电截止电压4.2v，放电截止电压2.75V，储存电压为3.83.9V。锂电池由满电到空电的放电过程

13、电压值并不是线性的，而是一条曲线，锂电池在刚开始放电时，电压降低的速度比较接近于线性变化，而后逐渐平缓，并持续较长一段时间，而后电压迅速降低。从放电曲线上可以看出，电池放电电流越大，放电容量越小，电压下降更快。农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对突发灾害能力强等优点，如图1-1为植保无人机作业现场，它克服了农业机械或人工无法进地作业的难题，其发展前景受到农业植保领域的高度重视。 第二章 植保无人机构造及原理2.1 植保无人机飞行平台构造 在实际使用过程中4.2v的电压是往往是不够的，需要将多节锂电池串联起来提高

14、电压。 在日常使用中，还经常碰到电流偏小的情况，这时需要将电池并联，下图中P指该电池并联的数量，如图2-7所示。农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对突发灾害能力强等优点，如图1-1为植保无人机作业现场，它克服了农业机械或人工无法进地作业的难题，其发展前景受到农业植保领域的高度重视。 第二章 植保无人机构造及原理2.1 植保无人机飞行平台构造 锂电池标签上除了标明电池节数之外，还会注明电池的电量，表示电池能够存储的电能的多少，单位为毫安时。锂电池另一个重要参数是放电倍率，用C来表示，它的意思是说按照电池的标称容量

15、最大可达到多大的放电电流。例如：一个1000mAh、10C的电池，最大放电电流为100010=10000毫安=10安培。植保无人机因工作环境恶劣、负载大，所以需要多节锂电池串、并联，以形成高电压和大电流，这就要求电池必须牢固可靠的包装，确保人员和电池的安全。农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对突发灾害能力强等优点，如图1-1为植保无人机作业现场，它克服了农业机械或人工无法进地作业的难题，其发展前景受到农业植保领域的高度重视。 第二章 植保无人机构造及原理2.1 植保无人机飞行平台构造电调的连接方法： 电调的电源

16、输入线与电池连接；电调的输出线（有刷两根、无刷三根）与电机连接；电调的信号线与飞控或接收机连接。农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对突发灾害能力强等优点，如图1-1为植保无人机作业现场，它克服了农业机械或人工无法进地作业的难题，其发展前景受到农业植保领域的高度重视。 第二章 植保无人机构造及原理2.1 植保无人机飞行平台构造螺旋桨： 螺旋桨是直接将机械能转变为推力的部件。螺旋桨是有正桨（右旋前进的桨）与反桨（左旋前进的桨）两种类型，如果使用两个电机，一个电机正向旋转、一个电机反向旋转，可以互相抵消这种反扭力。电

17、机、电调和螺旋桨搭配应匹配协调，这样在相同的推力下可消耗更少的电量。农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对突发灾害能力强等优点，如图1-1为植保无人机作业现场，它克服了农业机械或人工无法进地作业的难题，其发展前景受到农业植保领域的高度重视。 第二章 植保无人机构造及原理2.1 植保无人机飞行平台构造 卫星定位系统即全球定位系统（Global Positioning System）。简单地说，这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。 目前全球导航系统有美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO和中国

18、北斗，除此4大全球导航系统外，还有日本QZSS和印度的IRNSS两个区域系统。无人机导航、定位装置大致可分为自主式与非自主式两类；无人机的机载导航系统主要有：惯性导航、无线电导航、卫星导航、组合式导航等，目前北斗已经和GPS签署兼容协议，可以为用户提供更加精确的导航数据，国内无人机一般可接收到近20颗GPS+北斗导航卫星的信号。农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对突发灾害能力强等优点，如图1-1为植保无人机作业现场，它克服了农业机械或人工无法进地作业的难题，其发展前景受到农业植保领域的高度重视。 第二章 植保无

19、人机构造及原理2.1 植保无人机飞行平台构造 无人机通信链路是无人机系统的重要组成部分，是飞行器与地面系统联系的纽带，主要指用于无人机系统传输控制、无载荷通信、载荷通信三部分信息的无线电链路。 无人机数据链按照传输方向可以分为：上行链路和下行链路。上行链路主要完成地面站到无人机遥控指令的发送和接受，下行链路主要完成无人机到地面站的遥测数据以及红外或电视图像的发送和接收，并根据定位信息的传输利用上下行链路进行测距，数据链性能直接影响到无人机性能的优劣。农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对突发灾害能力强等优点，如图

20、1-1为植保无人机作业现场，它克服了农业机械或人工无法进地作业的难题，其发展前景受到农业植保领域的高度重视。 第二章 植保无人机构造及原理2.1 植保无人机飞行平台构造 航线规划的主要目标是依据地形信息和执行任务的环境条件信息，综合考虑无人机的性能、到达时间、耗能、药液以及飞行区域等约束条件，为无人机规划处一条或多条自出发点到目标点的最优或次优航迹，保证无人机高效、圆满地完成飞行任务。 农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对突发灾害能力强等优点，如图1-1为植保无人机作业现场，它克服了农业机械或人工无法进地作业的

21、难题，其发展前景受到农业植保领域的高度重视。2.2.1 施药系统的组成与结构 喷洒系统包括继电器、电动泵和喷头组；继电器与电动泵连接，用于控制电动泵开关；电动泵通过药液管与喷头组连接；喷洒控制信息输出接口与继电器连接，飞控处理单元依据是否到达喷雾区域进行继电器开关的控制，从而控制电动泵是否进行喷雾作业。植保无人机喷洒系统中主要使用的喷头有两种：压力喷头和离心喷头。植保无人机喷洒系统主要包括药箱、水泵、软管和喷头。配好的农药装入药箱，水泵提供动力引流，再通过导管到达喷头，将农药均匀喷洒到作物表面。 第二章 植保无人机构造及原理2.2植保无人机喷洒系统农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作

22、业效率高、应对农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对突发灾害能力强等优点，如图1-1为植保无人机作业现场，它克服了农业机械或人工无法进地作业的难题，其发展前景受到农业植保领域的高度重视。 植保无人机使用的水泵通常分为蠕动泵、齿轮泵和高压泵。齿轮泵也叫正排量装置，它像一个缸筒内的活塞，当一个齿进入另一个齿的流体空间时，因为液体压缩比很小，所以液体和齿就不能在同一时间占据同一空间。这样液体就被机械性地排开，水泵每转一转排出的液体量是一样的。 第二章 植保无人机构造及原理2.2植保无人机喷洒系统农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对农用无人机航空施药，具有

23、作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对突发灾害能力强等优点，如图1-1为植保无人机作业现场，它克服了农业机械或人工无法进地作业的难题，其发展前景受到农业植保领域的高度重视。 低空喷雾作业中, 这其中最需要完善的问题是解决难点问题, 具体表现为提升药液的雾化, 从而降低雾滴漂移, 这样就能够大大提升雾滴于作物中的穿透性, 与此同时还要提高叶面的沉积率, 进一步提升农药的利用率。与此同时, 还可以根据无人机与作物长势的特点, 做出合适的喷施指令, 借助可控制药装备进行执行实施, 比如改变喷雾的流量、压力及高压静电等参数, 从而明确最佳喷施效果。按照实时无人机的具体信息, 如飞行高度、飞行速度, 再依

24、据施药深度要求, 通过实时计算, 这样就能获取到药液喷施流量。 第二章 植保无人机构造及原理2.2植保无人机喷洒系统农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对突发灾害能力强等优点，如图1-1为植保无人机作业现场，它克服了农业机械或人工无法进地作业的难题，其发展前景受到农业植保领域的高度重视。2.2.3 压力雾化系统 扇形压力喷头的原理是通过压力泵对药液施加一定的压力，使药液通过喷嘴时在压力作用下破碎成细小液滴，药液的雾滴直径一般在70120微米，其成雾粒径主要受喷嘴压力及孔径的影响。特点是药液下压力较大，产生的药液飘

25、逸量较小，在干旱地区的蒸发量较小;缺点是药液雾化不均匀，雾滴直径相差较大。 第二章 植保无人机构造及原理2.2植保无人机喷洒系统农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对突发灾害能力强等优点，如图1-1为植保无人机作业现场，它克服了农业机械或人工无法进地作业的难题，其发展前景受到农业植保领域的高度重视。2.2.4 离心雾化系统 离心喷头的原理是通过电机带动离心喷头高速旋转将药液破碎后利用离心力甩出，特点是药液雾化均匀，雾滴直径相差不大。缺点是离心喷头的配件很容易出现问题，寿命较短，更换频率较高，而且离心喷头基本上没有什么下压力，完全凭借无人机的风场下压，相比较压力喷头而言飘逸量大一些，对于高杆作物和果树来说效果差一些。 第二章 植保无人机构造及原理2.2植保无人机喷洒系统农用无人机航空施药，具有作业飞行速度快、喷洒作业效率高、应对农用无人机航